Im Bereich der Trägheitsnavigation (INS) bezieht die Genauigkeit im Allgemeinen auf den Grad der Abweichung zwischen den geschätzten Werten des Navigationssystems oder dem Messgerät und den wahren Werten. Die Genauigkeit ist eine Schlüsselmetrik für die Bewertung der Leistung eines Navigationssystems und wirkt sich direkt auf die Zuverlässigkeit und Wirksamkeit des Systems in komplexen Umgebungen aus, z. B. wenn externe Referenzen verloren gehen oder GPS -Signale verloren gehen oder eingegriffen werden.
Definition der Genauigkeit in Trägheitsnavigationssystemen:
- Positionsgenauigkeit:
- Bezieht sich auf den Unterschied zwischen der geschätzten Position und der wahren Position. INS verwendet Trägheitssensoren (z. B. Beschleunigungsmesser, Gyroskope) für die Bewegungsüberwachung und berechnet die Position durch Integration von Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit. Aufgrund der Akkumulation von Sensorfehlern kann sich die Positionsgenauigkeit im Laufe der Zeit allmählich verschlechtern.
- Die Positionsgenauigkeit wird typischerweise in Metern (M) .
- Geschwindigkeitsgenauigkeit:
- Bezieht sich auf die Differenz zwischen der geschätzten Geschwindigkeit und der wahren Geschwindigkeit. INS schätzt die Geschwindigkeit durch Messung der Beschleunigung, aber aufgrund von Beschleunigungsmesserfehlern nehmen die Geschwindigkeitsschätzungsfehler mit der Zeit zu.
- Die Geschwindigkeitsgenauigkeit Metern pro Sekunde (m/s) oder Kilometern pro Stunde (km/h) ausgedrückt .
- Kursgenauigkeit:
- Bezieht sich auf die Differenz zwischen dem geschätzten Kurs (Richtung) und dem wahren Kurs. INS verwendet Gyroskope, um die Winkelgeschwindigkeit zu messen, die dann zur Schätzung des Kurses verwendet wird. Fehler entstehen durch Vorspannungen, Drift und andere Faktoren in den Gyroskopen.
- Die Genauigkeit der Überschriften wird typischerweise in Grad (°) .
- Genauigkeit der Einstellung:
- <a i=0>Die Genauigkeit der Fluglage</a> <a i=1>wird typischerweise in</a> <a i=2>Grad (°)</a> ausgedrückt <a i=3>.</a>
- Die Genauigkeit der Einstellung wird typischerweise in Grad (°) .
Faktoren, die die Genauigkeit beeinflussen:
- Sensorfehler:
- Beschleunigungsmesserfehler (z. B. Null -Vorspannung, Skalierungsfaktorfehler, Rauschen) und Gyroskopfehler (z. B. Vorspannung, Rauschen, Skalierungsfaktorfehler) sind wichtige Determinanten für die Genauigkeit eines Ins.
- Im Laufe der Zeit sammeln sich Sensorfehler an, was die Genauigkeit der Position und Einstellungsschätzung beeinflusst.
- Systemintegrationsfehler:
- Fehler bei der Integration von Beschleunigungsmetern und Gyroskopen, Sensorkalibrierung und anderen Hardwarekonfigurationen (z. B. Antennen, Computersystemen) beeinflussen ebenfalls die Gesamtgenauigkeit.
- Anfangsbedingungen und Ausrichtunggenauigkeit:
- Fehler beim Festlegen der anfänglichen Position, der Geschwindigkeit und der Einstellung oder der Ausrichtungsfehler können zu einer Verringerung der Genauigkeit der gesamten Ins führen. Daher sind die Start- und anfänglichen Ausrichtungsphasen der Ins von entscheidender Bedeutung.
- Externe Einmischung:
- Externe Faktoren wie Magnetfelder, Temperaturänderungen und Schwingungen können die Leistung von Sensoren beeinflussen und so die Genauigkeit beeinflussen.
Genauigkeit und Fehlerbeziehung:
Bei der Trägheitsnavigation hängt die Genauigkeit häufig mit dem Fehler (Fehler) zusammen. Beispielsweise kumulative Fehler und Drift die Hauptursachen für die Genauigkeitsverschlechterung. Im Laufe der Zeit sammeln sich Systemfehler an, was zu einer allmählichen Abnahme der Navigationsgenauigkeit führt. Im Allgemeinen leistet ein INS über kurze Zeiträume gut, aber die Genauigkeit nimmt im Laufe der Zeit ab.
Häufige Metriken für Genauigkeit und Fehler:
- Standardabweichung : Repräsentiert den Schwankungsbereich zwischen gemessenen Werten und den wahren Werten, was die Stabilität der Genauigkeit des Systems widerspiegelt.
- Maximaler Fehler : Die größte Abweichung der Systemposition, Geschwindigkeit oder Überschrift innerhalb eines bestimmten Zeitraums.
- Root Mean Square Fehler (RMSE) : Berücksichtigt sowohl die Größe als auch die Verteilung von Fehlern, die üblicherweise zur Beschreibung der Gesamtgenauigkeit des Systems verwendet werden.
Genauigkeit vs. Präzision:
- Genauigkeit : Bezieht sich darauf, wie nahe die Systemausgabe am wahren Wert ist. Es wird üblicherweise verwendet, um den Unterschied zwischen Position, Geschwindigkeit, Überschrift usw. und die wahren Werte zu beschreiben.
- Präzision : Bezieht sich auf die Konsistenz der Systemausgabe, dh die Fehlerverteilung zwischen mehreren Messungen. Ein System mit hoher Genauigkeit kann über mehrere Messungen hinweg sehr ähnliche Ergebnisse ausgeben. Diese Ergebnisse sind jedoch möglicherweise nicht unbedingt dem wahren Wert nahe.
Optimierung der Genauigkeit in Trägheitsnavigationssystemen:
- Externe Hilfssensoren : Sensoren wie GPS, Sichtsensoren und geomagnetische Sensoren können zusätzliche Informationen bereitstellen, um die Fehlerakkumulation in den INS zu verringern.
- Fusionalgorithmen : Algorithmen wie der Kalman -Filter können Daten von verschiedenen Sensoren zur Verbesserung der Systemgenauigkeit verschmelzen.
- Inertialsensoren mit hoher Präzision : Die Verwendung hochwertiger Beschleunigungsmesser und Gyroskope kann die Systemgenauigkeit erheblich verbessern, insbesondere bei der Langzeitfehlerkontrolle.
Zusammenfassung:
Bei der Trägheitsnavigation die Genauigkeit auf die Abweichung zwischen Systemausgabe (wie Position, Geschwindigkeit, Überschrift, Einstellung) und den wahren Werten. Die Genauigkeit wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, einschließlich Sensorfehler, anfängliche Ausrichtungsfehler und externe Interferenzen. Die Genauigkeit ist eines der Kernmetriken für die Bewertung der INS -Leistung und beeinträchtigt direkt die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit des Systems in der Navigation, Kontrolle und anderen Anwendungen.
